JP2010112505A - ダブルオフセット型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ダブルオフセット型等速自在継手の内輪の加工工数を削減する。
【解決手段】ダブルオフセット型等速自在継手は、内周面14の円周方向に等間隔に軸方向に延びるボール溝16を形成した外輪10と、外周面24の円周方向に等間隔に軸方向に延びるボール溝26を形成した内輪20と、対をなす外輪10のボール溝16と内輪20のボール溝26との間に介在させたボール30と、外輪10と内輪20との間に介在してボール30を保持するケージ40とを具備し、内輪20のボール溝26が、軸方向で見て、シャフト入口側の端面を含む第一の領域28a、28bと、残りの第二の領域とからなり、第二の領域にのみ仕上げ加工を施してある。
【選択図】図１

Description

この発明はダブルオフセット型等速自在継手に関し、より詳しくは、ダブルオフセット型等速自在継手の内輪に関する。

等速自在継手は、角度変位のみ可能な固定式と角度変位だけでなく軸方向変位（プランジング）も可能なしゅう動式に大別される。ダブルオフセット型等速自在継手はしゅう動型等速自在継手の一種として知られており（特許文献１、特許文献２）、一般に図５および図６に示すような構造となっている。すなわち、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としての内輪２０と、トルク伝達要素としての複数のボール３０と、ボール３０を保持するケージ４０とを主要な構成要素として具備している。

外輪１０は、カップ状のマウス部１２とステム部１８とからなり、ステム部に形成したスプライン（またはセレーション。以下同じ。）軸部で駆動軸または従動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部１２の内周面１４は円筒形状で、円周方向に等間隔に、軸方向に延びるボール溝１６が形成してある。

内輪２０は軸心部に形成したスプライン孔２２で従動軸または駆動軸とトルク伝達可能に接続するようになっている。ここでは、シャフト５０のスプライン軸部５２とスプライン結合させて止め輪５４で抜け止めをした例が示してある。内輪２０の外周面２４は球状で、円周方向に等間隔に、軸方向に延びるボール溝２６が形成してある。

外輪１０のボール溝１６と内輪２０のボール溝２６は対をなし、各対のボール溝１６、２６間に１個ずつ、ボール３０が介在させてある。一般に、図７に示すように、ボール溝１６、２６の横断面はゴシックアーチ形状で、側壁がボール３０を転走させるための転走面すなわちトラックとなる。

ケージ４０は円周方向に所定間隔でポケット４２が形成してあり、各ポケット４２に１個ずつ、ボール３０が収容される。したがって、ケージ４０によってすべてのボール３０は同一平面に保持される。

ケージ４０は外輪１０と内輪２０との間に介在して、外周面のうちの円弧状断面をした球面部分４４で外輪１０の内周面１４と接し、内周面のうちの円弧状断面をした球面部分４６で内輪２０の外周面２４と接しいている。外周面の球面部分４４の中心Ｏ₁と内周面の球面部分４６の中心Ｏ₂は、継手の角度中心Ｏから互いに反対側に等距離だけオフセットさせてある（ダブルオフセット）。

図８に、ダブルオフセット型等速自在継手が作動角θをとった状態すなわち、外輪１０の回転軸線と内輪２０の回転軸線が角度θをなした状態を示す。同図から分かるように、作動角θをとっても、ボール中心から中心Ｏ₁、Ｏ₂までの距離は相等しく、角速度は一定である。また、このように継手が作動角θをとった状態でトルクを伝達するとき、ボール３０はボール溝１６、２６に沿って往復する。そのボール３０の往復のストロークＳは継手の最大作動角（θmax）によって定まる。

通常、潤滑グリースの漏れを防止し、また、水や異物の侵入を防止するため、ゴムやプラスチックといった可撓性材料製のブーツ５６を装着した状態で使用する。ブーツ５６は、大径側と小径側の取り付け部とその中間の蛇腹部とからなり、大径側取り付け部を外輪１０の開口端部に、小径側取り付け部をシャフト５０に取り付けてブーツバンド５８で固定する。

また、内輪アセンブリ（内輪２０、ボール３０、ケージ４０、シャフト５０）が外輪１０から脱落するのを防止するための抜け止め装置が設けてある。ここでは外輪１０の開口端部の内周面に形成した円周方向の溝にクリップ６０を装着した例が示してある。クリップ６０はボール溝１６の開口端部に位置し、ボール３０と干渉することによって内輪アセンブリがそれ以上外輪１０の開口端面側へ移動するのを阻止する。
なお、１つの継手で使用するボール３０の数は任意であって、特許文献１は６個の例、特許文献２は８個の例である。
特開２００３−１７６８３３号公報 特開平１１− ７３１２９号公報

従来、内輪２０のボール溝２６は、軸方向の全域を鍛造、切削または研削により仕上げ加工している。しかし、実際に継手として組み立てた状態では、ボール３０はボール溝２６の全長にわたって転走するわけではない。
図５および図８を参照して説明すると、継手が最大作動角θmaxをとってもシャフト入口側端面を含む一定の領域まではボール３０が転走して来ない。ここで、内輪２０にシャフト５０を組み付けるとき、内輪２０の、シャフト５０のスプライン軸部５２を挿入し始める側の端面をシャフト入口側端面と呼ぶこととする。図５や図８では左側がシャフト入口側にあたる。
したがって、内輪２０のボール溝２６については、本来必要のない部位についても仕上げ加工を行っており、無駄あるいは不経済である。

この発明は、ダブルオフセット型等速自在継手の内輪の加工工数の削減を目的とする。

この発明は、内輪のボール溝のうち、等速自在継手としての機能上必要な領域にのみ仕上げ加工を施すことによって課題を解決した。すなわち、この発明のダブルオフセット型等速自在継手は、内周面の円周方向に等間隔に軸方向に延びるボール溝を形成した外輪と、外周面の円周方向に等間隔に軸方向に延びるボール溝を形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込んだボールと、外輪と内輪との間に介在してボールを保持するケージとを具備し、内輪のボール溝が、軸方向で見て、シャフト入口側端面を含む第一の領域と、残りの第二の領域とからなり、第二の領域にのみ仕上げ加工を施したことを特徴とする。

内輪のボール溝はボールが転走するためのトラックを提供するが、上述のとおりボールはボール溝の全長にわたって転走するわけではないため、ボール溝の仕上げ加工は、ボールが転走する範囲についてのみ施せば足る。要するに、機能上必要な領域にのみ仕上げ加工を施すことにより、加工工数の削減が可能となる。

前記仕上げ加工は、鍛造で成形した半製品のボール溝のうちの前記第二の領域に施すもので、具体的には、鍛造、焼入れ鋼切削、または研削である。

請求項２の発明は、請求項１のダブルオフセット型等速自在継手において、第一の領域に対して第二の領域は後退していることを特徴とするものである。第二の領域は、仕上げ加工を施した結果、第一の領域よりも一段後退した面となる。言い換えれば、ボール溝の溝底部分の半径方向肉厚は、第二の領域よりも第一の領域が大きい。
内輪の、トルクを伝達する際の最弱部は、破損起点となるシャフト入口側（シャフトを挿入する側）の端面であるため、シャフト入口側端面付近の（半径方向の）肉厚を厚くすることにより、内輪の捩り強度アップが図られる。そこで、ボールが転走するためのトラックを提供するうえで必要な領域すなわち第二の領域にのみ仕上げ加工を施すこととすれば、第一の領域すなわちシャフト入口側端面を含む領域で半径方向肉厚を大きくすることができるため、内輪の捩り強度向上が実現する。
内輪のシャフト入口側端部は、ボールが転走するためのトラックを提供するという機能上は不必要な領域であるため、内輪の捩り強度アップが必要な場合、破損起点であるシャフト入口側端部の肉厚を増すことによって強度アップが図れる。

請求項３の発明は、請求項１のダブルオフセット型等速自在継手において、第一の領域は第二の領域よりも後退していることを特徴とするものである。
たとえば、半製品を得るための鍛造加工の過程で、第一の領域と第二の領域との間に段差を付けた逃げ形状としておき、第二の領域にのみ仕上げ加工を施す。これにより、仕上げ加工が容易となる。

請求項４の発明は、請求項１のダブルオフセット型等速自在継手において、第二の領域の仕上げ加工は、熱処理後に施したものであることを特徴とするものである。
より具体的には、鍛造により得た内輪の半製品について、トラック部分の熱処理後、前記第二の領域を仕上げ加工する。これにより、一方では、鍛造成形時のトラック部の加工精度を緩和し、鍛造加工を容易にすることが可能となる。他方では、熱処理変形が仕上げ加工によって除去されるため、製品としての内輪の精度が向上し、組合せマッチング工数を削減することができる。すなわち、トラック部分の熱処理後、切削加工または研削加工することにより、熱処理による影響が除去されるので、内輪、外輪、ケージおよびボール間のマッチングの工数が削減できる。

この発明によれば、内輪の加工工数の削減が図られる。
ダブルオフセット型等速自在継手の機能を十分に発揮するためには、内輪のボール溝とりわけトラックの精度確保が必要である。トラックを鍛造仕上げとした場合、熱処理後の変形を吸収するために、内輪、外輪、ケージおよびボール間でのマッチング作業を行っているが、熱処理後に内輪のトラックの必要領域のみを加工することにより、このマッチング作業を簡略化することができる。

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。なお、ダブルオフセット型等速自在継手の基本的構成に関しては図５〜図８を参照してすでに述べたとおりであるので、すべての図を通じて実質的に同じ部品または部分には同じ符号をあてることとし、ここでは重複した説明を避ける。

内輪２０は鍛造によって半製品に成形される。その後、スプライン孔２２を加工し、ボール溝２６に仕上げ加工と熱処理を施して製品たる内輪２０が得られる。ボール溝２６の仕上げ加工に際しては、実際にボール３０が転走する範囲以外の、機能上不要な領域を逃がして、機能上必要な領域にのみ仕上げ加工を施す。これにより加工工数の削減を図る。機能上必要な領域とは、ボールが転走するためのトラックを提供するという機能上必要な領域を意味する。

図１および図２に示す実施例は、内輪２０のボール溝２６の長手方向で見て機能上必要な領域のみを仕上げ加工するようにしたものである。すなわち、内輪２０のシャフト入口側端面を含む第一の領域２８ａの強度を確保するために、トラックを鍛造成形し、熱処理後、残りの機能上必要な領域すなわち第二の領域のみを焼入れ鋼切削（Ｈard Ｍachining）または研削（Ｇrinding）により仕上げ加工する。焼入れ鋼切削とは、硬度の高い専用の工具を用いて、焼入れ後に切削するという意味である。

図３および図４に示す実施例は、内輪２０のボール溝２６に段差を付けた逃げ形状とするタイプである。これは内輪２０のシャフト入口側端面部分の強度が十分確保されている場合に適用することができる。具体的には、半製品を得る鍛造加工の過程で第一の領域２８ｂを第二の領域よりも一段低くして逃がしておき、第二の領域のみを焼入れ鋼切削（ＨＭ）または研削（Ｇ）により仕上げ加工する。

実施例を示すダブルオフセット型等速自在継手の縦断面図である。 図１における内輪の拡大図である。 別の実施例を示すダブルオフセット型等速自在継手の縦断面図である。 図３における内輪の拡大図である。 従来のダブルオフセット型等速自在継手の縦断面図である。 図５における内輪の拡大図である。 ボール溝の横断面図である。 図５の継手が作動角をとった状態の縦断面図である。

符号の説明

１０ 外輪（外側継手部材）
１２ マウス部
１４ 内周面
１６ ボール溝
１８ ステム部
２０ 内輪（内側継手部材）
２２ スプライン孔
２４ 外周面
２６ ボール溝
２８ａ、２８ｂ 第一の領域
３０ ボール（トルク伝達要素）
４０ ケージ
４２ ポケット
４４ 外周面
４６ 内周面
５０ シャフト
５２ スプライン軸
５４ 止め輪
５６ ブーツ
５８ ブーツバンド
６０ クリップ

Claims (5)

1. 内周面の円周方向に等間隔に軸方向に延びるボール溝を形成した外輪と、
   外周面の円周方向に等間隔に軸方向に延びるボール溝を形成した内輪と、
   対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込んだボールと、
   外輪と内輪との間に介在してボールを保持するケージと
   を具備し、内輪のボール溝が、軸方向で見て、シャフト入口側端面を含む第一の領域と、残りの第二の領域とからなり、第二の領域にのみ仕上げ加工を施したダブルオフセット型等速自在継手。
2. 第一の領域におけるボール溝の表面に対して第二の領域におけるボール溝の表面は後退している請求項１のダブルオフセット型等速自在継手。
3. 第一の領域におけるボール溝の表面は第二の領域におけるボール溝の表面よりも後退している請求項１のダブルオフセット型等速自在継手。
4. 第二の領域について、熱処理後に仕上げ加工した請求項１のダブルオフセット型等速自在継手。
5. 前記仕上げ加工は、焼入れ鋼切削である請求項４のダブルオフセット型等速自在継手。

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